减速器设计 论文

PAGE6目录第一部分机械设计课程设计任务书2第二部分传动方案的拟定及说明3第三部分电动机的选择4第四部分计算传动装置的运动和动力参数6第五部分齿轮的设计7第六部分轴的设计11第七部分滚动轴承的选择及计算.20第八部分减速器附件的选择21第九部分箱体结构的设计22第十部分润滑与密封23第十一部分设计小结24参考文献25第一部分机械设计课程设计任务书题目：单=级齿轮减速箱设计工作情况：一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命6年，减速器输出扭矩480N.mm，输出转速不大于500r/min；一般条件，通风良好，连续工作，均匀，双向旋转，一天2班，寿命8年，减速器输出扭矩480N.mm，输出转速不大于500r/min。以上二选一要求：减速器总装配图一张（2号图纸）齿轮、轴零件图各一张（3号图纸）设计说明书一份（不少于5000字）说明书内容：设计任务书来源（原始资料）传动方案的拟定及说明（至少三种方案）电动机的选择计算传动装置的运动和动力参数齿轮的设计计算轴的设计计算滚动轴承的选择及计算减速器附件的选择润滑与密封设计小结参考资料目录考核小组内成员的内容不能一样；答辩。第二部分传动方案的拟定及说明2.1工作情况选择一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命6年，减速器输出扭矩480N.mm，输出转速不大于500r/min；2.2多种传动类型优缺点对比传动类型优点缺点一级蜗杆传动传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪音低。具有自锁性（单向旋转）、效率低、成本高。一级直齿圆柱齿轮传动承载能力和速度范围大、传动比恒定、效率高。噪音大、成本高、一级斜齿圆柱齿轮传动承载能力和速度范围大、传动比恒定、效率高、啮合重合度大、传动平稳。成本高、有轴向力产生。普通V带传动传动平稳、噪音小、能缓冲吸振、成本低。轴间距大、外轮廓大（不能作减速器）、传动比不恒定、寿命短。2.3总体传动方案的确定为考虑双向旋转性能和中等冲击的工作环境，选择一级平行轴斜齿圆柱齿轮传动，总体传动方案简图如下：1、电动机弹性联轴器一级斜齿圆柱齿轮减速器V带传动运输带带轮防护罩2.4总体方案说明V带传动竖直布置。（因为带传动会出现紧边、松边传动性能差异，V带可缓冲吸振）电动机和减速器在运输带带轮的下方。（节约空间）采用弹性联轴器。（缓冲吸振）V带传动部分应加防护罩。使用圆锥滚子轴承。（可承受较大的单向轴向力，抗振动）第三部分电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列（IP44）小型三相笼型异步电动机，该型电动机为一般用途笼型封闭自扇冷式结构，具有防止灰尘或其他杂物入侵的特点，B级绝缘，可采用全压或降压起动。该型电动机的工作条件为：环境温度-15～+40℃,相对湿度不超过90%，海拔高度不超过1000m，电源额定电压360V，频率50Hz。2）选择电动机的容量由《机械设计课程设计指导书》表2.2（常用机械传动的效率）可知：符合名称效率/%弹性联轴器99～99.5滚动轴承（一对）94～99渐开线圆柱齿轮97～99普通V带85～95从电动机到运输带带轮最小传动总效率72.1从电动机到运输带带轮最大传动总效率91.7由公式得工作机的有效功率为所以电动机所需工作功率为取3）确定电动机转速根据教材《机械设计基础》表14.4（常见机械传动主要性能指标）可知减速器总传动比电动机的转速,所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有1500和3000两种。由于输出转速不大于500r/min；所以决定选用同步转速为1500的电动机。根据《机械设计课程设计指导书》表16.1，选定电动机型号为Y802-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)满载功率因数Y802-40.7513900.762.32.34）确定电动机的外形和安装尺寸由机械设计指导书表16.2可选电动机安装尺寸如下表：机座号中心高H外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD8080285×232.5×170125×1001019×406×6第四部分计算传动装置的运动和动力参数1)确定减速器总传动比斜齿圆柱齿轮的传动比所以电动机与减速器之间的V带传动比2)各轴的转速电动机输出主轴=1\*ROMANI轴减速器主动轮主轴=2\*ROMANII轴减速器从动轮=3\*ROMANIII轴输出轴=3\*ROMANIV轴3)各轴的输入功率电动机输出主轴=1\*ROMANI轴减速器主动轮主轴=2\*ROMANII轴减速器从动轮=3\*ROMANIII轴输出轴=3\*ROMANIV轴4）各轴的输入转矩电动机输出主轴=1\*ROMANI轴减速器主动轮主轴=2\*ROMANII轴减速器从动轮=3\*ROMANIII轴输出轴=3\*ROMANIV轴5）将上述计算结果汇总于下表。轴名转速n/(r/min)功率P/kw转矩T/(N·mm)传动比效率=1\*ROMANI轴13900.57391.610.99～0.995=2\*ROMANII轴13900.5643～0.56715387.7～389.630.857～0.97=3\*ROMANIII轴463.30.484～0.55996.7～1133.810.85～0.95IV轴463.30.41～0.523847～1077第五部分齿轮的设计1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)齿轮类型选择由于减速器的工作环境存在中等冲击且要求双向旋转，所以选用平行轴斜齿圆柱齿轮传动。(2)由于该减速器工作在低速状态，故选择7级精度。(3)材料选择。查《机械设计基础课程设计指导书》表9.6和《机械设计基础》表16.1小齿轮：40Cr（调质）硬度260HBs；

大齿轮：45钢（调质）硬度220HBs；（硬度差40HBs）(4)齿数选择标准斜齿轮不发生根切的最少齿数可由其当量直齿轮的最少齿数计算出来，所以取分度圆上的螺旋角得取小、大齿轮齿数，2)初步设计齿轮主要尺寸(1)按面接触疲劳强度设计确定公式内的各计算数值Ⅰ.由《机械设计基础》表11.10选择载荷系数。Ⅱ.取小齿轮传递的转矩Ⅲ.由《机械设计基础》表11.11查得材料的弹性影响系数。Ⅳ.由《机械设计基础》图11.25按齿面硬度查得实验小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别为：。Ⅴ.计算应力循环次数Ⅵ.由《机械设计基础》图11.27和图11.28取接触疲劳寿命系数；Ⅶ.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数选用较小值Ⅷ.查《机械设计基础》表11.19，取齿宽系数2>.计算Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值,齿数比u=3。所以模数查《机械设计基础》表11.3，取模数，(2)按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式1>.确定公式内的各计算数值套用按齿面接触疲劳强度计算时的数据：，，，，。查《机械设计基础》图11.26得查《机械设计基础》表11.9得查《机械设计基础》图11.27得查《机械设计基础》表11.12和表11.13得2>.计算3).齿轮模数和齿数的确定综合齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算可确定小齿轮的螺旋角右旋，大齿轮的螺旋角左旋。两个齿轮的端面模数，法面模数小齿轮的齿数，大齿轮的齿数法面压力角4).齿轮几何尺寸计算1>.计算分度圆直径2>.计算中心距3>.计算齿轮宽度取，。4>.齿根高5>.齿顶圆直径6>.齿根高7>.齿根圆直径5).齿轮结构设计由于两个齿轮齿顶圆直径较小，采用实心齿轮结构，采用轴齿轮结构，其零件图见轴的设计部分。第六部分轴的设计1、主动轴的设计Ⅰ.初步确定轴的最小直径根据《机械设计基础》表15-3，取，由于键槽的影响，故试取Ⅱ.主动轴形状的确定.初步选择滚动轴承。因平行轴斜齿圆柱齿轮同时产生径向力和轴向力，查《机械设计基础课程设计指导书》表12.6选用圆锥滚子轴承30302其尺寸为，.轴肩高度。试取。.初步选用弹性套柱联轴器，型号TL2联轴器，J型轴孔，L=42。.主动轴的形状如下：Ⅲ.主动轴的尺寸设计.第4段是齿轮，直径，宽度。 为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度。。.第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。.由联轴器轴孔宽度可知第1段的宽度，取。.主动轴的总长.轴上零件的周向定位联轴器与轴的周向定位采用普通平键圆头A型键连接。查《机械设计基础课程设计指导书》表11.5选用键GB/T1096，，轴上键槽深度，轴上键槽宽度b采用极限偏差滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。7).轴端倒角为C2，轴肩圆角为R1。Ⅳ.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于圆锥滚子轴承30302，。两轴承支撑点的距离。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，a为轴的受力图，c为水平面内的弯矩图，e垂直面内的弯矩图，f为合成弯矩图，g转矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C(即齿轮宽度中间截面)是轴的危险截面。.水平面内支指点反力C截面处的弯矩.垂直面内支点反力C截面左侧的弯矩为C截面右侧的弯矩为3).作合成弯矩4).当量弯矩因加速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。.按弯扭合成应力校核C截面的强度查表《机械设计基础》表16.3得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有较大的裕度。Ⅴ.精确校核轴的疲劳强度计算公式及内容计算结果(C截面)说明（均查《机械设计基础》）扭矩T/（）389.6已计算合成弯矩704.89已计算轴的直径/mm22.0625取齿轮的齿根圆直径抗弯截面系数1064.8查附表16.1抗扭截面系数2129.6弯曲应力幅0.662按对称循环应力计算弯曲平均应力0扭转切应力幅0.09按脉动循环应力计算扭转平均切应力0.09弯曲、扭转的疲劳强度极限/MPa查表16.1弯曲、扭转的等效系数查表16.1绝对尺寸影响系数查附表16.6表面质量系数0.9查附表16.7有效应力集中系数查附表16.4只考虑弯矩作用时的安全系数158.83只考虑扭矩作用时的安全系数877.3安全系数156.29许用安全系数2.5查表16.4故该轴非常安全2、从动轴的设计Ⅰ.初步确定轴的最小直径根据《机械设计基础》表15-3，取，由于键槽的影响，故试取Ⅱ.从动轴形状的确定1).带轮选择查《机械设计基础》表9.21，由于轴较小，查《机械设计基础》表9.7，选Y型V带，取，轮槽数Z=5，查表9.5取所以轴的最小直径2).轴肩高度取 3).初步选择滚动轴承。因平行轴斜齿圆柱齿轮同时产生径向力和轴向力，查《机械设计基础课程设计指导书》表12.6选用圆锥滚子轴承329/32其尺寸为，4).从动轴的形状和主动轴的形状一样。Ⅲ.从动轴的尺寸设计1).第4段是齿轮，直径，宽度。2).为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，且结合主动轴的安装，取该间距为17.5mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度。。3).第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。4).由V带带轮宽度可知第1段的宽度，取。5).从动轴的总长6).轴上零件的周向定位V带带轮与轴的周向定位采用普通平键圆头A型键连接。查《机械设计基础课程设计指导书》表11.5选用键GB/T1096，，轴上键槽深度，轴上键槽宽度b采用极限偏差滚动轴承与轴的周向定位由过度配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为。7).轴端倒角为C2，轴肩圆角为R2。Ⅳ.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于圆锥滚子轴承30302，。两轴承支撑点的距离。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，a为轴的受力图，c为水平面内的弯矩图，e垂直面内的弯矩图，f为合成弯矩图，g转矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C(即齿轮宽度中间截面)是轴的危险截面。1).水平面内支指点反力C截面处的弯矩2).垂直面内支点反力C截面左侧的弯矩为C截面右侧的弯矩为3).作合成弯矩4).当量弯矩因加速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。5).按弯扭合成应力校核C截面的强度查表《机械设计基础》表16.3得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度。第七部分滚动轴承的选择及计算轴承的预计寿命Ⅰ计算输入轴承已选定的圆锥滚子轴承30302，由轴的校核可知，B方向的轴承所受载荷比A方向的大，所以对于收入轴，只校核B方向的轴承。(1).已知，两轴承的径向反力。(2).轴向力(3).，查手册可得，由于，查《机械设计基础》表17.8及《机械设计基础课程设计指导书》表12.6得，;(4).计算当量载荷由《机械设计基础》表17.9，取，则(5).轴承寿命计算对于滚子轴承取，查《机械设计基础》表17.10取故满足预期寿命。Ⅱ.计算输出轴承已选用圆锥滚子轴承33008,由轴的校核可知，轴承在A方向所受载荷比B方向大，故对于输出轴承，只校核A方向轴承。(1).已知，两轴承的径向反力。(2).轴向力(3).，查手册可得，由于，查《机械设计基础》表17.8及《机械设计基础课程设计指导书》表12.6得，;(4).计算当量载荷由《机械设计基础》表17.9，取，则(5).轴承寿命计算对于滚子轴承取，查《机械设计基础》表17.10取故满足预期寿命。第八部分减速器附件的选择A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B通气器：采用M18×1.5由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。由于在室内使用，选通气器（一次过滤），C定位销：采用GB/117 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.D起吊装置：采用吊钩在箱盖铸造吊耳和箱座铸造吊钩，用以起吊或搬运。第九部分箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.3.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱底座凸缘厚度20地脚螺栓直径M16地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径M10箱盖、箱座联接螺栓（凸缘螺栓）直径=（0.5~0.6），螺栓间距M8轴承端盖螺钉直径和数目 、n=（0.4~0.5）nM64轴承端盖外径7282窥视孔盖螺钉直径=（0.3~0.4）M6定位销直径=（0.7~0.8）8，，至箱外壁距离、至凸缘边缘距离、查《机械设计基础课程设计指导书》表4.1221613201411轴承旁凸台高度和半径；h由结构决定11箱体外壁至轴承座端面距离++（）29大齿轮顶圆与内机壁距离>1.210机座肋厚8第十部分润滑与密封 1、润滑类型选择查指导书表14.2，齿轮和联轴器选用7407号齿轮润滑脂（SY4036—1984）润滑（滴点不低于160，工作锥入度）。2、滚动轴承的润滑与密封采用滚珠轴承脂（SY1514—1998）润滑，润滑脂的填充量不超过轴承空间的1/3~1/2。查指导书表14.6，采用毛毡密封方式密封轴承。为保证机盖与机座连接处密封。联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3、箱盖密封从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研，其表面粗糙度为。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安